DE102010027253B4 - Optoelectronic semiconductor component - Google Patents

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Abstract

Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) mit- einem Träger (2) mit einer Trägeroberseite (20),- mindestens einem auf der Trägeroberseite (20) angebrachten optoelektronischen Halbleiterchip (3) mit einem strahlungsdurchlässigen Substrat (34) und mit einer Halbleiterschichtenfolge (32), die wenigstens eine aktive Schicht zur Erzeugung einer elektromagnetischen Strahlung aufweist, und- einem reflektierenden Vergussmaterial (4), wobei- das Vergussmaterial (4), von der Trägeroberseite (20) ausgehend, den Halbleiterchip (3) in einer lateralen Richtung ringsum umgibt, sodass laterale Begrenzungsflächen des Halbleiterchips (3) ringsum und vollständig von dem reflektierenden Vergussmaterial (4) bedeckt sind,- die Strahlungshauptseite (30) von einem Konversionsmittel (6) zu einer wenigstens teilweisen Umwandlung der von dem Halbleiterchip (3) emittierten Strahlung in eine Strahlung einer anderen Wellenlänge bedeckt ist, und das Konversionsmittel (6) als Schicht ausgebildet ist und in lateraler Richtung in unmittelbarem Kontakt zu dem Vergussmaterial (4) steht,- in eine Richtung senkrecht zu der Trägeroberseite (20) der Halbleiterchip (3) sowie das Vergussmaterial (4) vollständig von dem Konversionsmittel (6) überdeckt sind und eine Dicke des Konversionsmittels (6) zwischen einschließlich 15 µm und 50 µm liegt, und- eine Oberseite des Vergussmaterials (4) als paraboloider oder hyperboloider Reflektor geformt ist.Optoelectronic semiconductor component (1) with - a carrier (2) with a carrier top (20), - at least one optoelectronic semiconductor chip (3) mounted on the carrier top (20) with a radiation-transmissive substrate (34) and with a semiconductor layer sequence (32), which has at least one active layer for generating electromagnetic radiation, and- a reflective potting material (4), wherein- the potting material (4), starting from the carrier top (20), surrounds the semiconductor chip (3) all around in a lateral direction, so that lateral boundary surfaces of the semiconductor chip (3) are covered all around and completely by the reflective potting material (4), - the main radiation side (30) by a conversion means (6) for at least partial conversion of the radiation emitted by the semiconductor chip (3) into radiation from another wavelength is covered, and the conversion means (6) is designed as a layer and in lateral R direction is in direct contact with the potting material (4), - the semiconductor chip (3) and the potting material (4) are completely covered by the conversion medium (6) in a direction perpendicular to the carrier top (20) and a thickness of the conversion medium (6 ) is between 15 µm and 50 µm inclusive, and- an upper side of the potting material (4) is shaped as a paraboloidal or hyperboloidal reflector.

Description

Es wird ein optoelektronisches Halbleiterbauteil angegeben.An optoelectronic semiconductor component is specified.

In der Druckschrift US 6 900 511 B2 ist eine optoelektronische Komponente und ein Herstellungsverfahren hierfür offenbart.In the pamphlet U.S. 6,900,511 B2 discloses an optoelectronic component and a manufacturing method therefor.

Die Druckschriften US 2010 / 0 140 648 A1 , DE 10 2007 030 129 A1 und US 2008 / 0 218 072 A1 betreffen LED-Bauteile mit einem reflektierenden Vergussmaterial um einen LED-Chip herum und mit einem Leuchtstoff. Die Druckschrift DE 102 45 946 C1 betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines LED-Bauteils mit einem reflektierenden Vergussmaterial, bei dem eine Antihaftschicht verwendet wird.The pamphlets U.S. 2010/0 140 648 A1 , DE 10 2007 030 129 A1 and U.S. 2008/0 218 072 A1 relate to LED components with a reflective potting material around an LED chip and with a phosphor. The pamphlet DE 102 45 946 C1 relates to a method for manufacturing an LED device with a reflective potting material using a non-stick layer.

Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Halbleiterbauteil anzugeben, das eine hohe Abstrahleffizienz aufweist.One problem to be solved is to specify an optoelectronic semiconductor component that has a high emission efficiency.

Diese Aufgabe wird durch ein optoelektronisches Halbleiterbauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by an optoelectronic semiconductor component having the features of claim 1.

Das optoelektronische Halbleiterbauteil beinhaltet einen Träger mit einer Trägeroberseite. Bei dem Träger handelt es sich zum Beispiel um eine Leiterplatte, insbesondere um eine bedruckte Leiterplatte und/oder um eine Metallkernplatine. Ebenso kann es sich bei dem Träger um eine bevorzugt mit Leiterbahnen versehene Keramik oder um ein mit Leiterbahnen versehenes, passiviertes Halbleitermaterial wie Silizium oder Germanium handeln. Weiterhin kann der Träger als so genanntes Quad-Flat No-Leads-Package, kurz QFN, ausgeführt sein.The optoelectronic semiconductor component includes a carrier with a carrier top. The carrier is, for example, a circuit board, in particular a printed circuit board and/or a metal-core circuit board. The carrier can also be a ceramic preferably provided with conductor tracks or a passivated semiconductor material such as silicon or germanium provided with conductor tracks. Furthermore, the carrier can be designed as a so-called quad-flat no-leads package, or QFN for short.

Das Halbleiterbauteil umfasst einen oder mehrere optoelektronische Halbleiterchips, die an der Trägeroberseite angebracht sind. Der Halbleiterchip umfasst eine Halbleiterschichtenfolge, die zumindest eine aktive Schicht zur Erzeugung einer elektromagnetischen Strahlung aufweist. Weiterhin beinhaltet der zumindest eine Halbleiterchip ein strahlungsdurchlässiges Substrat, das bevorzugt transparent und klarsichtig ist. Bei dem Substrat kann es sich um ein Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichtenfolge handeln. Ebenso ist es möglich, dass das Aufwachssubstrat von der Halbleiterschichtenfolge entfernt ist und dass es sich bei dem Substrat des Halbleiterchips um ein die Halbleiterschichtenfolge tragendes, nachträglich aufgebrachtes Substrat handelt, das von dem Aufwachssubstrat verschieden ist. Die Halbleiterschichtenfolge und/oder das bevorzugt transparente Substrat können mindestens stellenweise von einer strahlungsdurchlässigen Passivierungsschicht insbesondere unmittelbar umgeben sein.The semiconductor component comprises one or more optoelectronic semiconductor chips, which are attached to the carrier top. The semiconductor chip comprises a semiconductor layer sequence which has at least one active layer for generating electromagnetic radiation. Furthermore, the at least one semiconductor chip contains a radiation-transmissive substrate, which is preferably transparent and clear-sighted. The substrate can be a growth substrate for the semiconductor layer sequence. It is also possible that the growth substrate is removed from the semiconductor layer sequence and that the substrate of the semiconductor chip is a subsequently applied substrate that carries the semiconductor layer sequence and is different from the growth substrate. The semiconductor layer sequence and/or the preferably transparent substrate can be surrounded, in particular directly, at least in places by a radiation-transmissive passivation layer.

Die Halbleiterschichtenfolge des Halbleiterchips basiert bevorzugt auf einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial. Bei dem Halbleitermaterial handelt es sich zum Beispiel um ein Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn1-nGamN oder um ein Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn1-nGamP, wobei jeweils 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und n + m ≤ 1 ist. Dabei kann die Halbleiterschichtenfolge Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber sind jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters der Halbleiterschichtenfolge, also Al, Ga, In, N oder P, angegeben, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können. Die aktive Schicht beinhaltet insbesondere einen pn-Übergang und/oder mindestens eine Quantentopfstruktur.The semiconductor layer sequence of the semiconductor chip is preferably based on a III-V compound semiconductor material. The semiconductor material is, for example, a nitride compound semiconductor material such as Al n In 1-n Ga m N or a phosphide compound semiconductor material such as Al n In 1-n Ga m P, where 0≦n≦1.0≦ m ≤ 1 and n + m ≤ 1. In this case, the semiconductor layer sequence can have dopants and additional components. For the sake of simplicity, however, only the essential components of the crystal lattice of the semiconductor layer sequence, ie Al, Ga, In, N or P, are specified, even if these can be partially replaced and/or supplemented by small amounts of other substances. The active layer includes in particular a pn junction and/or at least one quantum well structure.

Das Halbleiterbauteil weist ein reflektierendes Vergussmaterial auf. Reflektierend bedeutet, dass das Vergussmaterial für Strahlung im sichtbaren Spektralbereich eine Reflektivität von insbesondere mehr als 80 % oder von mehr als 90 %, bevorzugt von mehr als 94 % aufweist. Das Vergussmaterial reflektiert bevorzugt diffus. Für einen Betrachter erscheint das Vergussmaterial bevorzugt weiß.The semiconductor component has a reflective potting material. Reflective means that the potting material has a reflectivity for radiation in the visible spectral range of in particular more than 80% or more than 90%, preferably more than 94%. The potting material preferably reflects diffusely. The potting material preferably appears white to an observer.

Das reflektierende Vergussmaterial umgibt den Halbleiterchip in einer lateralen Richtung ringsum. Insbesondere steht das Vergussmaterial ringsum zumindest stellenweise in unmittelbarem Kontakt zu dem Halbleiterchip.The reflective potting material surrounds the semiconductor chip all around in a lateral direction. In particular, the potting material is in direct contact with the semiconductor chip all around, at least in places.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauteils handelt es sich bei dem optoelektronischen Halbleiterchip um einen so genannten Volumenemitter. Das heißt, ohne zusätzliche Maßnahmen wie das reflektierende Vergussmaterial verlässt ein im Betrieb des Halbleiterchips erzeugter Strahlungsanteil, der beispielsweise mehr als 20 % oder mehr als 40 % einer insgesamt aus dem Halbleiterchip ausgekoppelten Strahlung beträgt, den Halbleiterchip über das strahlungsdurchlässige Substrat. Ohne zusätzliche Maßnahmen wie das Vergussmaterial wird im Betrieb des Halbleiterchips Strahlung also nicht nur an der Halbleiterschichtenfolge, sondern zu einem wesentlichen Teil auch an dem Substrat emittiert.In accordance with at least one embodiment of the semiconductor component, the optoelectronic semiconductor chip is a so-called volume emitter. This means that without additional measures such as the reflective potting material, a portion of the radiation generated during operation of the semiconductor chip, which amounts to more than 20% or more than 40% of a total radiation coupled out of the semiconductor chip, leaves the semiconductor chip via the radiation-transmissive substrate. Without additional measures such as the encapsulation material, radiation is thus emitted during operation of the semiconductor chip not only at the semiconductor layer sequence, but also to a significant extent at the substrate.

Das optoelektronische Halbleiterbauteil beinhaltet somit einen Träger mit einer Trägeroberseite. An der Trägeroberseite ist zumindest ein optoelektronischer Halbleiterchip angebracht. Der Halbleiterchip umfasst eine Halbleiterschichtenfolge mit mindestens einer aktiven Schicht zur Erzeugung einer elektromagnetischen Strahlung sowie ein strahlungsdurchlässiges Substrat. Weiterhin umfasst das Halbleiterbauteil ein reflektierendes Vergussmaterial, das, von der Trägeroberseite ausgehend, den Halbleiterchip in einer lateralen Richtung ringsum umgibt.The optoelectronic semiconductor component thus includes a carrier with a carrier top. At least one optoelectronic semiconductor chip is attached to the carrier top. The semiconductor chip comprises a semiconductor layer sequence having at least one active layer for generating electromagnetic radiation and a radiation-transmissive substrate. Furthermore, the semiconductor component includes a reflective potting material that, starting from the carrier top, the Surrounds semiconductor chip in a lateral direction all around.

Materialien für das Substrat wie Saphir oder Siliziumcarbid sind aufgrund ihres Kristallgitters und ihrer hohen thermischen Leitfähigkeit besonders geeignet, darauf Halbleiterschichtenfolgen zur Strahlungserzeugung anzubringen. Diese Materialien sind jedoch strahlungsdurchlässig. Somit verteilt sich im Betrieb des Halbleiterchips erzeugte Strahlung über den gesamten Halbleiterchip, insbesondere auch über das Substrat. Die im Betrieb erzeugte Strahlung wird deshalb auch durch Begrenzungsflächen des Substrats hindurch aus dem Halbleiterchip emittiert. Die aus dem Substrat emittierte Strahlung ist vergleichsweise ungerichtet und kann beispielsweise an dem Träger absorbiert werden. Durch das reflektierende Vergussmaterial, das das Substrat überwiegend umgibt, ist die über das Substrat austretende Strahlung in das Substrat zurück reflektierbar. Hierdurch ist eine Abstrahlungseffizienz des Halbleiterbauteils erhöhbar.Due to their crystal lattice and their high thermal conductivity, materials for the substrate such as sapphire or silicon carbide are particularly suitable for applying semiconductor layer sequences thereon for generating radiation. However, these materials are transparent to radiation. Radiation generated during operation of the semiconductor chip is thus distributed over the entire semiconductor chip, in particular also over the substrate. The radiation generated during operation is therefore also emitted from the semiconductor chip through boundary surfaces of the substrate. The radiation emitted from the substrate is comparatively undirected and can be absorbed on the carrier, for example. The radiation exiting via the substrate can be reflected back into the substrate by the reflective potting material, which predominantly surrounds the substrate. As a result, an emission efficiency of the semiconductor component can be increased.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauteils handelt es sich bei dem Halbleiterchip um eine Leuchtdiode, die Strahlung bevorzugt im nahen ultravioletten oder nahen infraroten Spektralbereich und/oder die sichtbares Licht wie blaues oder weißes Licht emittiert. Eine Dicke der Halbleiterschichtenfolge beträgt beispielsweise höchstens 12 µm oder höchstens 8 µm. Eine Dicke des strahlungsdurchlässigen Substrats beträgt beispielsweise zwischen einschließlich 40 µm und 500 µm, insbesondere zwischen einschließlich 50 µm und 200 µm.In accordance with at least one embodiment of the semiconductor component, the semiconductor chip is a light-emitting diode which emits radiation preferably in the near ultraviolet or near infrared spectral range and/or which emits visible light such as blue or white light. A thickness of the semiconductor layer sequence is, for example, at most 12 μm or at most 8 μm. A thickness of the radiation-transmissive substrate is, for example, between 40 μm and 500 μm inclusive, in particular between 50 μm and 200 μm inclusive.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauteils befindet sich das strahlungsdurchlässige Substrat zwischen dem Träger und der Halbleiterschichtenfolge. Die Halbleiterschichtenfolge ist also an einer dem Träger abgewandten Seite des Substrats angebracht. Eine Strahlungshauptseite des Halbleiterchips ist dann durch eine dem Substrat sowie dem Träger abgewandte Begrenzungsfläche der Halbleiterschichtenfolge beziehungsweise des Halbleiterchips gebildet.In accordance with at least one embodiment of the semiconductor component, the radiation-transmissive substrate is located between the carrier and the semiconductor layer sequence. The semiconductor layer sequence is therefore attached to a side of the substrate which is remote from the carrier. A main radiation side of the semiconductor chip is then formed by a boundary surface of the semiconductor layer sequence or of the semiconductor chip which faces away from the substrate and the carrier.

Laterale Begrenzungsflächen des Halbleiterchips sind ringsum und vollständig von dem reflektierenden Vergussmaterial bedeckt.Lateral boundary surfaces of the semiconductor chip are covered all around and completely by the reflective potting material.

Das Halbleiterbauteil beinhaltet ein Konversionsmittel. Das Konversionsmittel ist dazu eingerichtet, eine in dem Halbleiterchip im Betrieb erzeugte Strahlung teilweise oder vollständig in eine Strahlung einer anderen Wellenlänge umzuwandeln. Das Konversionsmittel ist dem Halbleiterchip in einer Abstrahlrichtung nachgeordnet. Das Konversionsmittel bedeckt die Strahlungshauptseite vollständig zumindest mittelbar, in eine Richtung weg von dem Träger und senkrecht zu der Trägeroberseite. Das Konversionsmittel kann in unmittelbarem Kontakt zu der Strahlungshauptseite des Halbleiterchips stehen.The semiconductor component contains a conversion medium. The conversion means is set up to partially or completely convert radiation generated in the semiconductor chip during operation into radiation of a different wavelength. The conversion means is arranged downstream of the semiconductor chip in an emission direction. The conversion means completely covers the main radiation side, at least indirectly, in a direction away from the carrier and perpendicular to the carrier top. The conversion medium can be in direct contact with the main radiation side of the semiconductor chip.

Das Konversionsmittel ist als Schicht ausgebildet. Dies kann bedeuten, dass eine laterale Ausdehnung des Konversionsmittels eine Dicke des Konversionsmittels übersteigt. Eine Dicke des Konversionsmittels liegt einschließlich 15 µm und 50 µm.The conversion medium is designed as a layer. This can mean that a lateral extent of the conversion medium exceeds a thickness of the conversion medium. A thickness of the conversion medium is 15 µm and 50 µm inclusive.

Das Konversionsmittel steht in lateraler Richtung, also in einer Richtung parallel zu der Trägeroberseite, stellenweise oder vollständig in unmittelbarem Kontakt zum Vergussmaterial. Es grenzen das Vergussmaterial und das Konversionsmittel in lateraler Richtung direkt aneinander.In the lateral direction, that is to say in a direction parallel to the top side of the carrier, the conversion medium is in direct contact with the potting material in places or completely. The potting material and the conversion medium are directly adjacent to one another in the lateral direction.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauteils schließen das Vergussmaterial und das Konversionsmittel bündig ab, in eine Richtung weg von der Trägeroberseite. Mit anderen Worten weisen dem Träger abgewandte Oberseiten des Vergussmaterials sowie des Konversionsmittels in dem Bereich, in dem sich das Vergussmaterial und das Konversionsmittel in einer lateralen Richtung am nächsten kommen und/oder sich berühren, einen gleichen Abstand zu der Trägeroberseite auf.In accordance with at least one embodiment of the semiconductor component, the encapsulation material and the conversion medium are flush, in a direction away from the top side of the carrier. In other words, tops of the encapsulation material and of the conversion medium facing away from the carrier are at the same distance from the top of the carrier in the area in which the encapsulation material and the conversion medium come closest to one another in a lateral direction and/or touch.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauteils erstreckt sich das Vergussmaterial stellenweise oder vollständig über die Strahlungshauptseite. Die Strahlungshauptseite ist also von dem Vergussmaterial bedeckt, in eine Richtung weg von der Trägeroberseite. Eine Dicke des Vergussmaterials über der Trägeroberseite beträgt bevorzugt höchstens 50 µm oder höchstens 20 µm. Es ist möglich, dass das Vergussmaterial in direktem Kontakt zu der Strahlungshauptseite steht. Bevorzugt jedoch befindet sich zwischen dem Vergussmaterial über der Strahlungshauptseite und der Strahlungshauptseite selbst das Konversionsmittel. Das Vergussmaterial bedeckt dann sowohl den Halbleiterchip als auch das Konversionsmittel.In accordance with at least one embodiment of the semiconductor component, the encapsulation material extends in places or completely over the main radiation side. The main radiation side is therefore covered by the potting material in a direction away from the carrier top. A thickness of the potting material over the carrier top is preferably at most 50 μm or at most 20 μm. It is possible that the potting material is in direct contact with the main radiation side. However, the conversion medium is preferably located between the potting material above the main radiation side and the main radiation side itself. The potting material then covers both the semiconductor chip and the conversion medium.

Der Halbleiterchip sowie das Vergussmaterial sind, in eine Richtung senkrecht zu der Trägeroberseite, vollständig von dem Konversionsmittel überdeckt. Die elektrische Anschlusseinrichtung ist beispielsweise durch einen Bonddraht gebildet, der das Konversionsmittel durchdringt.The semiconductor chip and the encapsulation material are completely covered by the conversion medium in a direction perpendicular to the top side of the carrier. The electrical connection device is formed, for example, by a bonding wire that penetrates the conversion medium.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauteils ist über die mindestens eine elektrische Anschlusseinrichtung eine elektrische Verbindung zwischen dem Träger, insbesondere der Trägeroberseite oder auf der Trägeroberseite befindlicher elektrischer Anschlussbereiche, und der Strahlungshauptseite des Halbleiterchips hergestellt. Die Anschlusseinrichtung, die den Träger mit der Strahlungshauptseite verbindet, ist zumindest stellenweise in das reflektierende Vergussmaterial eingebettet, insbesondere bis zu einer dem Träger abgewandten Oberseite des Vergussmaterials. Das Vergussmaterial kann, in lateraler Richtung, die Anschlusseinrichtung ringsum unmittelbar und formschlüssig umgeben.In accordance with at least one embodiment of the semiconductor component, an electrical connection between the carrier, in particular the carrier top or electrical connection regions located on the carrier top, and the main radiation side of the semiconductor chip is established via the at least one electrical connection device. The connection device, which connects the carrier to the main radiation side, is at least embedded in places in the reflective potting material, in particular up to a top side of the potting material facing away from the carrier. The potting material can, in the lateral direction, directly and form-fittingly surround the connecting device all around.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauteils umgibt das Vergussmaterial den Halbleiterchip in lateraler Richtung ringsum unmittelbar und formschlüssig. Das Vergussmaterial kann an den Halbleiterchip angegossen sein.In accordance with at least one embodiment of the semiconductor component, the encapsulation material directly and form-fittingly surrounds the semiconductor chip all around in the lateral direction. The potting material can be cast onto the semiconductor chip.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauteils ist eine oder sind mehrere elektrische Anschlusseinrichtungen stellenweise unmittelbar auf der dem Träger abgewandten Oberseite des Vergussmaterials und/oder des Konversionsmittels aufgebracht, beispielsweise über ein Sputtern oder ein Abscheiden aus der Gasphase. Die Anschlusseinrichtung beinhaltet dann wenigstens eine elektrisch leitfähige Schicht. Die elektrisch leitfähige Schicht der Anschlusseinrichtung ist bevorzugt über eine Durchkontaktierung durch das Vergussmaterial und/oder durch das Konversionsmittel hindurch mit dem Träger und/oder mit dem Halbleiterchip verbunden.In accordance with at least one embodiment of the semiconductor component, one or more electrical connection devices are applied in places directly on the top side of the encapsulation material and/or the conversion medium facing away from the carrier, for example by sputtering or vapor deposition. The connecting device then contains at least one electrically conductive layer. The electrically conductive layer of the connection device is preferably connected to the carrier and/or to the semiconductor chip via a through-contacting through the potting material and/or through the conversion medium.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauteils verlässt ein im Betrieb des Halbleiterchips erzeugter Strahlungsanteil in lateraler Richtung das Substrats des Halbleiterchips und dringt in das Vergussmaterial ein. Eine Eindringtiefe beträgt beispielsweise mindestens 10 µm oder mindestens 30 µm. Bevorzugt beträgt die Eindringtiefe höchstens 300 µm oder höchstens 100 µm. Die Eindringtiefe ist zum Beispiel die Tiefe, parallel zu der Trägeroberseite, bei der eine Intensität der in das Vergussmaterial eindringenden Strahlung auf 1/e2 abgefallen ist.In accordance with at least one embodiment of the semiconductor component, a portion of the radiation generated during operation of the semiconductor chip leaves the substrate of the semiconductor chip in the lateral direction and penetrates into the potting material. A penetration depth is, for example, at least 10 μm or at least 30 μm. The penetration depth is preferably at most 300 μm or at most 100 μm. The penetration depth is, for example, the depth, parallel to the carrier top, at which an intensity of the radiation penetrating the potting material has dropped to 1/e 2 .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauteils ist das Vergussmaterial dazu eingerichtet, den in das Vergussmaterial eindringenden Strahlungsanteil mindestens teilweise diffus in das Substrat zurück zu reflektieren. Eine Teilstrahlung verlässt also das Substrat und/oder die Halbleiterschichtenfolge, dringt in das Vergussmaterial ein, wird von diesem reflektiert und gelangt anschließend wieder zurück in den Halbleiterchip und wird bevorzugt nachfolgend an der Strahlungshauptseite aus dem Halbleiterchip ausgekoppelt.In accordance with at least one embodiment of the semiconductor component, the encapsulation material is set up to at least partially reflect the portion of radiation penetrating the encapsulation material back into the substrate in a diffuse manner. Partial radiation therefore leaves the substrate and/or the semiconductor layer sequence, penetrates into the potting material, is reflected by it and then returns to the semiconductor chip and is preferably subsequently decoupled from the semiconductor chip on the main radiation side.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils weisen die elektrischen Anschlussbereiche an der Trägeroberseite, die sich insbesondere lateral neben dem Halbleiterchip befinden, ein für im Betrieb des Halbleiterchips erzeugte Strahlung absorbierendes Material auf. Die Anschlussbereiche sind durch das Vergussmaterial von der im Halbleiterchip erzeugten Strahlung abgeschirmt. In accordance with at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor component, the electrical connection regions on the carrier top, which are located in particular laterally next to the semiconductor chip, have a material that absorbs radiation generated during operation of the semiconductor chip. The connection areas are shielded from the radiation generated in the semiconductor chip by the potting material.

Beispielsweise weisen die Anschlussbereiche Gold auf und der Halbleiterchip emittiert Strahlung im blauen Spektralbereich.For example, the connection areas have gold and the semiconductor chip emits radiation in the blue spectral range.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauteils ist die Strahlungshauptseite und/oder die Oberseite des Konversionsmittels stellenweise oder vollständig mit einer Antihaftschicht bedeckt. Die Antihaftschicht ist dazu eingerichtet, ein Benetzen der Strahlungshauptseite und/oder der Oberseite des Konversionsmittels mit dem Vergussmaterial während der Herstellung des Halbleiterbauteils zu verhindern. Die Antihaftschicht weist zum Beispiel ein fluoriertes Polymer wie Polytetrafluorethylen auf.In accordance with at least one embodiment of the semiconductor component, the main radiation side and/or the upper side of the conversion medium is covered in places or completely with an anti-adhesive layer. The anti-adhesion layer is set up to prevent wetting of the main radiation side and/or the upper side of the conversion medium with the potting material during production of the semiconductor component. The release layer includes, for example, a fluorinated polymer such as polytetrafluoroethylene.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauteils ist das Vergussmaterial dazu eingerichtet, einen Abstrahlwinkel der im Betrieb des Halbleiterbauteils erzeugten Strahlung zu verringern. Dies ist dadurch ermöglicht, dass das Vergussmaterial einen im Halbleiterchip erzeugten Strahlungsanteil, der diesen in einer lateralen Richtung verlässt, reduziert oder verhindert.In accordance with at least one embodiment of the semiconductor component, the encapsulation material is set up to reduce an emission angle of the radiation generated during operation of the semiconductor component. This is made possible by the fact that the encapsulation material reduces or prevents a proportion of radiation that is generated in the semiconductor chip and leaves it in a lateral direction.

Eine Oberseite des Vergussmaterials ist als paraboloider oder hyperboloider Reflektor geformt.A top of the potting material is shaped as a paraboloidal or hyperboloidal reflector.

Nachfolgend wird ein hier beschriebenes optoelektronisches Halbleiterbauteil unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Beispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.An optoelectronic semiconductor component described here is explained in more detail below with reference to the drawing using examples. The same reference symbols indicate the same elements in the individual figures. However, no references to scale are shown here; on the contrary, individual elements may be shown in an exaggerated size for better understanding.

Es zeigen:

  • 3 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteils,
  • 1, 4 bis 11 sowie 13 schematische Darstellungen von Abwandlungen von optoelektronischen Halbleiterbauteilen,
  • 2 schematische Seitenansichten von optoelektronischen Halbleiterchips für Ausführungsbeispiele von hier beschriebenen Halbleiterbauteilen,
  • 12 schematische Darstellungen von Halbleiterbauteilen ohne Vergussmaterial, und
  • 14 und 15 schematische Diagramme zu Abstrahleigenschaften von Beispielen von hier beschriebenen Halbleiterbauteilen.
Show it:
  • 3 a schematic representation of an exemplary embodiment of an optoelectronic semiconductor component described here,
  • 1 , 4 until 11 and 13 schematic representations of modifications of optoelectronic semiconductor components,
  • 2 schematic side views of optoelectronic semiconductor chips for exemplary embodiments of semiconductor components described here,
  • 12 schematic representations of semiconductor components without potting material, and
  • 14 and 15 schematic diagrams of emission properties of examples of semiconductor components described here.

In 1 ist in einer schematischen Schnittdarstellung eine Abwandlung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils 1 illustriert. Das Halbleiterbauteil 1 beinhaltet einen Träger 2, der eine Kavität 25 aufweist. Leiterbahnen des Trägers 2 sind in den Figuren nicht gezeichnet. Eine Bodenfläche der Kavität 25 stellt eine Trägeroberseite 20 dar. Auf der Trägeroberseite 20 ist ein optoelektronischer Halbleiterchip 3 aufgebracht. Der Halbleiterchip 3 weist eine Halbleiterschichtenfolge 32 mit einer aktiven Schicht zur Erzeugung einer elektromagnetischen Strahlung im Betrieb des Halbleiterchips 3 auf. Des Weiteren umfasst der Halbleiterchip 3 ein strahlungsdurchlässiges Substrat 34, an dem die Halbleiterschichtenfolge 32 angebracht ist. In den Figuren sind die Halbleiterschichtenfolge 32 sowie das strahlungsdurchlässige Substrat 34 jeweils schematisch durch eine Strich-Linie getrennt. Bei dem Halbleiterchip 3 handelt es sich jedoch um ein einziges, kompaktes, monolithisches Element, das als Einheit handhabbar und insbesondere als Einheit an der Trägeroberseite 20 montiert ist.In 1 a modification of an optoelectronic semiconductor component 1 is illustrated in a schematic sectional view. The semiconductor component 1 includes a carrier 2 which has a cavity 25 . Conductor tracks of the carrier 2 are not shown in the figures. A bottom surface of the cavity 25 represents a carrier top 20 . An optoelectronic semiconductor chip 3 is applied to the carrier top 20 . The semiconductor chip 3 has a semiconductor layer sequence 32 with an active layer for generating electromagnetic radiation when the semiconductor chip 3 is in operation. Furthermore, the semiconductor chip 3 includes a radiation-transmissive substrate 34 to which the semiconductor layer sequence 32 is attached. In the figures, the semiconductor layer sequence 32 and the radiation-transmissive substrate 34 are each schematically separated by a broken line. However, the semiconductor chip 3 is a single, compact, monolithic element that can be handled as a unit and, in particular, is mounted as a unit on the carrier top 20 .

Der Halbleiterchip 3 ist über elektrische Anschlusseinrichtungen 5, die gemäß 1 durch Bonddrähte gebildet sind, kontaktiert. Die Anschlusseinrichtungen 5 verbinden elektrische Anschlussbereiche 7a an der Trägeroberseite 20 mit elektrischen Anschlussbereichen 7b an einer Strahlungshauptseite 30 des Halbleiterchips 3.The semiconductor chip 3 is electrical connection devices 5, according to 1 are formed by bonding wires contacted. The connection devices 5 connect electrical connection areas 7a on the carrier top 20 to electrical connection areas 7b on a main radiation side 30 of the semiconductor chip 3.

In lateraler Richtung, parallel zu der Trägeroberseite 20, ist der Halbleiterchip 3 bis hin zur Strahlungshauptseite 30, von der Trägeroberseite 20 ausgehend, ringsum unmittelbar von einem reflektierenden Vergussmaterial 4 umgeben. Für einen Betrachter erscheint das Vergussmaterial 4 weiß, in ausgeschaltetem Zustand des Halbleiterchips 3. In eine Richtung weg von der Trägeroberseite 20 schließt das Vergussmaterial 4 bündig mit der Strahlungshauptseite 30 ab. Bis auf eine geringe Dickenschwankung aufgrund von Benetzungseffekten des Halbleiterchips 3 und von lateralen Begrenzungswänden der Kavität 25 weist das Vergussmaterial 4 eine konstante Höhe auf. Mit anderen Worten ist eine der Trägeroberseite 20 abgewandte Vergussoberseite 40 im Wesentlichen parallel zu der Trägeroberseite 20 orientiert. Zwischen der Trägeroberseite 20 und der Vergussoberseite 40 sind die Anschlusseinrichtung 5 in lateraler Richtung ringsum unmittelbar und formschlüssig vom Vergussmaterial 4 umgeben. In the lateral direction, parallel to the carrier top 20 , the semiconductor chip 3 is immediately surrounded all around by a reflective potting material 4 up to the main radiation side 30 , starting from the carrier top 20 . For an observer, the encapsulation material 4 appears white when the semiconductor chip 3 is switched off. Except for a small fluctuation in thickness due to wetting effects of the semiconductor chip 3 and lateral boundary walls of the cavity 25, the potting material 4 has a constant height. In other words, a potting top 40 facing away from the carrier top 20 is oriented essentially parallel to the carrier top 20 . Between the carrier top 20 and the encapsulation top 40, the connection device 5 is immediately and form-fittingly surrounded by the encapsulation material 4 in the lateral direction.

Auf der Vergussoberseite 40 ist mit einer im Wesentlichen konstanten Schichtdicke ein Konversionsmittel 6 mit einer Konversionsmitteloberseite 60 aufgebracht. Es verläuft die Konversionsmitteloberseite 60 nahezu in konstantem Abstand zu der Vergussoberseite 40. Die Anschlusseinrichtungen 5 sind nur teilweise in das Konversionsmittel 6 eingebettet. Es überragen die Anschlusseinrichtungen 5 die Konversionsmitteloberseite 60, in eine Richtung weg von der Trägeroberseite 20. Die gesamte Strahlungshauptseite 30 ist vollständig von dem Konversionsmittel 6, zusammen mit den Anschlusseinrichtungen 5, bedeckt. Das Konversionsmittel 6 füllt die Kavität 25 nur teilweise aus, sodass an einer dem Träger 2 abgewandten Seite der Konversionsmitteloberseite 60 in der Kavität 25 ein Freiraum verbleibt.A conversion medium 6 with a conversion medium top 60 is applied to the casting top 40 with a substantially constant layer thickness. The top side 60 of the conversion medium runs almost at a constant distance from the top side 40 of the encapsulation. The connection devices 5 are only partially embedded in the conversion medium 6 . The connection devices 5 protrude beyond the top side 60 of the conversion means in a direction away from the top side 20 of the carrier. The entire main radiation side 30 is completely covered by the conversion means 6 together with the connection devices 5 . The conversion medium 6 fills the cavity 25 only partially, so that a free space remains in the cavity 25 on a side of the top side 60 of the conversion medium facing away from the carrier 2 .

Bei dem reflektierenden Vergussmaterial 4 handelt es sich, wie auch in allen anderen Beispielen, bevorzugt um ein Polymer, in das reflektierend wirkende Partikel eingefüllt sind. Das Polymer des Vergussmaterials 4, das eine Matrix für die Partikel bildet, ist zum Beispiel ein Silikon, ein Epoxid oder ein Silikon-Epoxid-Hybridmaterial. Die reflektierenden Partikel sind zum Beispiel aus einem Metalloxid wie Aluminiumoxid oder Titanoxid, aus einem Metallfluorid wie Calciumfluorid oder aus einem Siliziumoxid hergestellt oder bestehen daraus. Ein mittlerer Durchmesser der Partikel, beispielsweise ein Median-Durchmesser d50 in Q0, liegt bevorzugt zwischen einschließlich 0,3 µm und 5 µm. Ein Gewichtsanteil der Partikel an dem gesamten Vergussmaterial 4 beträgt bevorzugt zwischen einschließlich 5 % und 50 %, insbesondere zwischen einschließlich 10 % und 30 %. Die Partikel wirken reflektierend aufgrund ihrer bevorzugt weißen Farbe und/oder aufgrund ihres Brechungsindexunterschieds zu dem Matrixmaterial.As in all other examples, the reflective potting material 4 is preferably a polymer into which reflective particles are filled. The polymer of the potting material 4, which forms a matrix for the particles, is, for example, a silicone, an epoxy or a silicone-epoxy hybrid material. The reflective particles are made of or consist of, for example, a metal oxide such as aluminum oxide or titanium oxide, a metal fluoride such as calcium fluoride, or a silicon oxide. An average diameter of the particles, for example a median diameter d 50 in Q 0 , is preferably between 0.3 μm and 5 μm inclusive. A proportion by weight of the particles in the total potting material 4 is preferably between 5% and 50% inclusive, in particular between 10% and 30% inclusive. The particles have a reflective effect due to their preferably white color and/or due to their difference in refractive index to the matrix material.

In 2 sind schematische Seitenansichten von Halbleiterchips 3 für Halbleiterbauteile 1 illustriert. In allen Beispielen des Halbleiterbauteils 1 sind die in 2A bis 2E dargestellten Halbleiterchips 3 analog einsetzbar.In 2 Schematic side views of semiconductor chips 3 for semiconductor components 1 are illustrated. In all examples of the semiconductor device 1, the in 2A until 2E Semiconductor chips 3 shown can be used analogously.

Der Halbleiterchip 3 gemäß 2A weist die zwei elektrischen Anschlussbereiche 7b an der Strahlungshauptseite 30 an der Halbleiterschichtenfolge 32 auf. Laterale Begrenzungsflächen des Halbleiterchips 3 sind im Wesentlichen senkrecht zu der Strahlungshauptseite 30 orientiert. Das Substrat 34 ist zum Beispiel ein Saphirsubstrat.The semiconductor chip 3 according to 2A has the two electrical connection regions 7b on the main radiation side 30 on the semiconductor layer sequence 32. Lateral boundary surfaces of the semiconductor chip 3 are oriented essentially perpendicularly to the main radiation side 30 . The substrate 34 is a sapphire substrate, for example.

Gemäß 2B weist das Substrat 34 einen Sockelbereich mit einem verminderten Durchmesser sowie einen Kopfbereich mit einem vergrößerten Durchmesser auf, wobei auf dem Kopfbereich die Halbleiterschichtenfolge 32 angebracht ist. Eine elektrische Kontaktierung erfolgt über die Anschlussbereiche 7b an den einander gegenüberliegenden Hauptseiten des Halbleiterchips 3.According to 2 B the substrate 34 has a base region with a reduced diameter and a head region with an enlarged diameter, the semiconductor layer sequence 32 being applied to the head region. Electrical contact is made via the connection areas 7b on the opposing main sides of the semiconductor chip 3.

Bei dem Halbleiterchip 3 gemäß 2C sind die Anschlussbereiche 7 an der Halbleiterschichtenfolge 32 an der Strahlungshauptseite 30 angebracht. In eine Richtung weg von der Strahlungshauptseite nimmt eine Breite des Halbleiterchips 3 ab. Beispielsweise ist der Halbleiterchip 3 wie ein Pyramidenstumpf geformt.In the semiconductor chip 3 according to 2C the connection regions 7 are attached to the semiconductor layer sequence 32 on the main radiation side 30 . A width of the semiconductor chip 3 decreases in a direction away from the main radiation side. example As the semiconductor chip 3 is shaped like a truncated pyramid.

Beim Halbleiterchip 3 gemäß 2D sind die Anschlussbereiche 7b, anders als in 2C, an einander gegenüberliegenden Hauptseiten des Halbleiterchips 3 angebracht. Die Substrate 34 der Halbleiterchips 3 gemäß den 2B bis 2D sind insbesondere Siliziumcarbidsubstrate. According to the semiconductor chip 3 2D are the connection areas 7b, different than in 2C , attached to opposite main sides of the semiconductor chip 3 . The substrates 34 of the semiconductor chips 3 according to the 2 B until 2D are in particular silicon carbide substrates.

In 2E ist der Halbleiterchip 3 mit mehr als zwei Anschlussbereichen 7b an der Halbleiterschichtenfolge 32 versehen. Der Halbleiterchip 3 gemäß 2E ist dazu eingerichtet, so an dem Träger 2 montiert zu werden, dass sich die Halbleiterschichtenfolge 32 zwischen dem Träger 2, in 2E nicht dargestellt, und dem Substrat 34 befindet. Die Strahlungshauptseite 30 ist durch eine der Halbleiterschichtenfolge 32 abgewandte Hauptfläche des Substrats 34 gebildet.In 2E the semiconductor chip 3 is provided with more than two connection regions 7b on the semiconductor layer sequence 32. The semiconductor chip 3 according to 2E is set up to be mounted on the carrier 2 in such a way that the semiconductor layer sequence 32 is located between the carrier 2, in 2E not shown, and the substrate 34 is located. The main radiation side 30 is formed by a main area of the substrate 34 which is remote from the semiconductor layer sequence 32 .

Beim Ausführungsbeispiel gemäß 3 wirkt das reflektierende Vergussmaterial 4 im Unterschied zu 1 benetzend bezüglich der lateralen Begrenzungswände der Kavität 25. Hierdurch ist durch das Vergussmaterial 4 ein paraboloider Reflektor innerhalb der Kavität 25 realisiert. Die Schichtdicke des Konversionsmittels 6 ist über das gesamte Vergussmaterial 4 hinweg näherungsweise konstant.In the embodiment according to 3 acts the reflective potting material 4 in contrast to 1 wetting with respect to the lateral boundary walls of the cavity 25. As a result, a paraboloidal reflector is realized within the cavity 25 by the potting material 4. The layer thickness of the conversion medium 6 is approximately constant over the entire potting material 4 .

Bei der Abwandlung des Halbleiterbauteils 1 gemäß 4 ist die elektrische Anschlusseinrichtung 5 vollständig in das Konversionsmittel 6 zusammen mit dem Vergussmaterial 4 eingebettet. Die Anschlusseinrichtung 5 überragt das Konversionsmittel 6 nicht. Wie auch in den 1 und 3 sind das Vergussmaterial 4 sowie der Halbleiterchip 3, in eine Richtung weg von der Trägeroberseite 20, vollständig von dem Konversionsmittel 6 oder vollständig von dem Konversionsmittel 6 zusammen mit der Anschlusseinrichtung 5 überdeckt. Optional ist das Konversionsmittel 6 von einem Zusatzverguss 8, insbesondere vollständig, überdeckt, wobei der Zusatzverguss die Kavität 25 nicht überragt. Der Zusatzverguss 8 kann, wie auch in allen anderen Beispielen, klarsichtig und transparent sein oder auch ein Filtermittel und/oder einen Diffusor enthalten.In the modification of the semiconductor device 1 according to 4 the electrical connection device 5 is completely embedded in the conversion medium 6 together with the potting material 4 . The connection device 5 does not protrude beyond the conversion means 6 . As also in the 1 and 3 are the potting material 4 and the semiconductor chip 3, in a direction away from the carrier top 20, completely covered by the conversion means 6 or completely by the conversion means 6 together with the connection device 5. The conversion medium 6 is optionally covered, in particular completely, by an additional encapsulation 8 , the additional encapsulation not protruding beyond the cavity 25 . As in all other examples, the additional encapsulation 8 can be clear-sighted and transparent or also contain a filter medium and/or a diffuser.

Bei der Abwandlung des Halbleiterbauteils 1 gemäß 5 ist der Zusatzverguss 8 als Linse ausgeformt. Das Konversionsmittel 6 ist als Plättchen gestaltet und auf die Strahlungshauptseite 30 begrenzt. Anders als in 5 dargestellt, kann das Konversionsmittel 6 Aussparungen oder Öffnungen für die Anschlusseinrichtungen 5 aufweisen.In the modification of the semiconductor device 1 according to 5 the additional encapsulation 8 is formed as a lens. The conversion means 6 is designed as a small plate and is limited to the main radiation side 30 . Unlike in 5 shown, the conversion means 6 can have recesses or openings for the connection devices 5 .

Die elektrischen Anschlussbereiche 7 an der Trägeroberseite 20 sind durch das reflektierende Vergussmaterial 4 von einer im Halbleiterchip 3 im Betrieb erzeugten und aus dem Halbleiterchip 3 ausgekoppelten Strahlung abgeschirmt. Hierdurch ist es möglich, dass die Anschlussbereiche 7 ein Material umfassen, das für die im Halbleiterchip 3 erzeugte Strahlung absorbierend wirkt. Beispielsweise weisen die Anschlussbereiche 7 korrosionsbeständiges Gold oder eine Goldlegierung auf.The electrical connection regions 7 on the carrier top 20 are shielded by the reflective potting material 4 from radiation generated in the semiconductor chip 3 during operation and coupled out of the semiconductor chip 3 . This makes it possible for the connection regions 7 to comprise a material which has an absorbing effect on the radiation generated in the semiconductor chip 3 . For example, the connection areas 7 have corrosion-resistant gold or a gold alloy.

Optional ist es möglich, wie auch in allen anderen Beispielen, dass sich zwischen dem Halbleiterchip 3 und der Trägeroberseite 20 ein Spiegel 10 befindet. Beispielsweise umfasst oder besteht der Spiegel 10 aus einem reflektierenden Metall wie Silber. Alternativ oder zusätzlich kann der Spiegel 10 zumindest teilweise über Totalreflexion reflektieren.It is optionally possible, as in all other examples, for a mirror 10 to be located between the semiconductor chip 3 and the top side 20 of the carrier. For example, the mirror 10 includes or consists of a reflective metal such as silver. Alternatively or additionally, the mirror 10 can at least partially reflect via total internal reflection.

In 6 ist eine Abwandlung des Halbleiterbauteils 1 dargestellt, bei dem der Träger 2 keine Kavität aufweist sondern als planparallele Platte geformt ist. Das Konversionsmittel 6 ist als Plättchen gestaltet und auf die Strahlungshauptseite 30 aufgebracht, wobei die Anschlussbereiche 7 von dem Konversionsmittel 6 nicht bedeckt sind. Das Vergussmaterial 4 schließt, in eine Richtung weg von der Trägeroberseite 20, bündig mit dem Konversionsmittel 6 ab. In lateraler Richtung berühren sich das Konversionsmittel 6 und das Vergussmaterial 7 ringsum unmittelbar. Die Anschlussbereiche 7 sind von dem Vergussmaterial 4 vollständig bedeckt. Anders als in 6 dargestellt ist es möglich, dass die Anschlusseinrichtungen 5 das Vergussmaterial 4 in eine Richtung weg von der Trägeroberseite 20 nicht überragen und vollständig in das Vergussmaterial 4 eingebettet sind.In 6 a modification of the semiconductor component 1 is shown, in which the carrier 2 has no cavity but is shaped as a plane-parallel plate. The conversion means 6 is in the form of a small plate and is applied to the main radiation side 30 , with the connection areas 7 not being covered by the conversion means 6 . The potting material 4 terminates flush with the conversion means 6 in a direction away from the carrier top 20 . In the lateral direction, the conversion means 6 and the potting material 7 are in direct contact all around. The connection areas 7 are completely covered by the potting material 4 . Unlike in 6 shown, it is possible that the connecting devices 5 do not protrude beyond the potting material 4 in a direction away from the carrier top 20 and are completely embedded in the potting material 4 .

Bei der Abwandlung gemäß 7 sind die Anschlusseinrichtungen 5 durch Beschichtungen unmittelbar an dem Halbleiterchip 3 erzeugt. Eine Durchkontaktierung zwischen den Anschlusseinrichtungen 5 und dem Halbleiterchip 3 durch das Konversionsmittel 6 hindurch ist in 7 nicht gezeichnet. Zur Vermeidung elektrischer Kurzschlüsse umfasst der Halbleiterchip 3 bevorzugt zumindest an lateralen Begrenzungsflächen eine elektrisch isolierende Schicht.In the modification according to 7 the connection devices 5 are produced directly on the semiconductor chip 3 by coatings. A via between the connection devices 5 and the semiconductor chip 3 through the conversion means 6 is in 7 not drawn. In order to avoid electrical short circuits, the semiconductor chip 3 preferably comprises an electrically insulating layer at least on lateral boundary surfaces.

In eine Richtung weg von dem Träger 2 folgt gemäß den 6 und 7 dem Halbleiterchip 3 sowie dem Konversionsmittel 6 und dem Vergussmaterial 4 der Zusatzverguss 8 nach. Der Zusatzverguss 8 weist einen als Linse geformten Bereich auf, der sich über einen Teil des Zusatzvergusses 8, siehe 6, oder über den gesamten Zusatzverguss 8, wie in 7, erstreckt.In a direction away from the carrier 2 follows according to 6 and 7 the semiconductor chip 3 and the conversion means 6 and the encapsulation material 4 of the additional encapsulation 8 after. The additional encapsulation 8 has an area shaped as a lens, which extends over part of the additional encapsulation 8, see FIG 6 , or over the entire additional potting 8, as in 7 , extends.

In 8A ist eine Schnittdarstellung und in 8B eine Draufsicht auf eine weitere Abwandlung des Halbleiterbauteils 1 dargestellt. In lateraler Richtung befinden sich zwischen den Anschlusseinrichtungen 5 und dem Halbleiterchip 3 Teile des Vergussmaterials 4. Eine Isolierung zwischen dem Halbleiterchip 3 und den Anschlusseinrichtungen 5 in lateraler Richtung erfolgt also durch das Vergussmaterial 4. Die Anschlusseinrichtungen 5 sind unmittelbar auf das Vergussmaterial 4 sowie auf das Konversionsmittel 6 aufgebracht und über Durchkontaktierungen mit dem Halbleiterchip 3 und dem Träger 2 elektrisch verbunden.In 8A is a sectional view and in 8B a plan view of a further modification of the semiconductor component 1 is shown. Located in the lateral direction between the connection devices 5 and the semiconductor chip 3 are parts of the Ver encapsulation material 4. Insulation between the semiconductor chip 3 and the connection devices 5 in the lateral direction is therefore provided by the encapsulation material 4. The connection devices 5 are applied directly to the encapsulation material 4 and to the conversion medium 6 and are electrically connected to the semiconductor chip 3 and the carrier 2 via vias tied together.

Bei der Abwandlung gemäß 9 reicht das Vergussmaterial 4 nicht bis an die Halbleiterschichtenfolge 32 heran. Das Konversionsmittel 6 ist als Volumenverguss ausgestaltet und weist eine Dicke bevorzugt zwischen einschließlich 100 µm und 500 µm auf. Anders als in 9 dargestellt ist es möglich, dass das Konversionsmittel 6 die Kavität 25 überragt.In the modification according to 9 the encapsulation material 4 does not reach up to the semiconductor layer sequence 32 . The conversion medium 6 is designed as a volume encapsulation and preferably has a thickness between 100 μm and 500 μm. Unlike in 9 shown it is possible for the conversion means 6 to protrude beyond the cavity 25 .

Bei der Abwandlung gemäß 10 füllt das Konversionsmittel 6 die Kavität 25 des Trägers 2 vollständig aus und schließt, in eine Richtung weg von der Trägeroberseite 20, bündig mit dem Träger 2 ab.In the modification according to 10 the conversion medium 6 fills the cavity 25 of the carrier 2 completely and closes flush with the carrier 2 in a direction away from the carrier top 20 .

Gemäß 11 ist das Konversionsmittel 6 als Schicht unmittelbar oder als Plättchen mittelbar, über ein nicht dargestelltes Verbindungsmittel insbesondere angeklebt, auf die Strahlungshauptseite 30 aufgebracht. Sowohl der Halbleiterchip 3 als auch das Konversionsmittel 6 sind vollständig von dem Vergussmaterial 4, in eine Richtung weg von dem Träger 2, überdeckt. Mit anderen Worten sind der Halbleiterchip 3 und das Konversionsmittel 6 vollständig von dem Träger 2 und dem Vergussmaterial 4 ringsum eingeschlossen. Eine Schichtdicke des Vergussmaterials 4 über dem Konversionsmittel 6 ist bevorzugt klein und beträgt zum Beispiel höchstens 50 µm, so dass Strahlung aus dem Halbleiterchip 3 sowie konvertierte Strahlung aus dem Konversionsmittel 6 das Vergussmaterial 4 in dem Bereich über der Strahlungshauptseite 30 das Halbleiterbauteil 1 verlassen kann.According to 11 the conversion medium 6 is applied to the main radiation side 30 as a layer directly or indirectly as a small plate, in particular adhesively bonded via a non-illustrated connecting means. Both the semiconductor chip 3 and the conversion medium 6 are completely covered by the potting material 4 in a direction away from the carrier 2 . In other words, the semiconductor chip 3 and the conversion means 6 are completely surrounded by the carrier 2 and the potting material 4 all around. A layer thickness of the encapsulation material 4 above the conversion medium 6 is preferably small and is, for example, at most 50 μm, so that radiation from the semiconductor chip 3 and converted radiation from the conversion medium 6 can leave the encapsulation material 4 in the region above the main radiation side 30 of the semiconductor component 1.

In den 12A sowie 12B sind Bauteile ohne Vergussmaterial gezeigt. Wie in allen Beispielen können die Halbleiterbauteile 1 Schutzdioden 9 zum Schutz gegen elektrostatische Entladung aufweisen. Im Beispiel gemäß 13 sind die Halbleiterbauteile 1 aus den 12A und 12B mit dem Vergussmaterial 4 gezeigt. Durch das Vergussmaterial 4 sind die Anschlusseinrichtungen 5 nur unvollständig überdeckt, die Schutzdiode ist in das Vergussmaterial 4 eingebettet+. Ebenso sind der Halbleiterchip 3 sowie das Konversionsmittel 6 frei von dem Vergussmaterial 4. Das Vergussmaterial 4 reicht ringsum von dem Halbleiterchip 3 bis zu den Begrenzungswänden der Kavität.In the 12A and 12B components are shown without potting material. As in all examples, the semiconductor components 1 can have protective diodes 9 for protection against electrostatic discharge. In the example according to 13 are the semiconductor components 1 from the 12A and 12B shown with the potting material 4. The connection devices 5 are only incompletely covered by the encapsulation material 4; the protective diode is embedded in the encapsulation material 4+. Likewise, the semiconductor chip 3 and the conversion means 6 are free of the encapsulation material 4. The encapsulation material 4 extends all around from the semiconductor chip 3 to the boundary walls of the cavity.

In 14 ist eine Abstrahlintensität I gegenüber einem Abstrahlwinkel α für die Bauteile gemäß 12, siehe die Kurve A, sowie für das Halbleiterbauteil 1 gemäß 13, siehe die Kurve B, illustriert. Durch den reflektierenden Verguss 4 weist das Halbleiterbauteil 1 einen engeren Abstrahlwinkelbereich auf, im Vergleich zu einem identischen Bauteil ohne Vergussmaterial.In 14 is a radiation intensity I compared to a radiation angle α for the components according to 12 , see the curve A, as well as for the semiconductor device 1 according to 13 , see curve B, illustrated. Due to the reflective encapsulation 4, the semiconductor component 1 has a narrower emission angle range in comparison to an identical component without encapsulation material.

In 15 ist ein Lichtstrom Φ in willkürlichen Einheiten gegenüber einer Farbkoordinate cx der CIE-Normfarbtafel dargestellt. Die Kurven A entsprechen Bauteilen ohne Vergussmaterial, die Kurven B entsprechen Halbleiterbauteilen 1 mit dem Vergussmaterial 4. Der Lichtstrom Φ ist in den Kurven B gegenüber den Kurven A um mehrere Prozentpunkte erhöht. Durch das Vergussmaterial 4 ist also eine Effizienz des Halbleiterbauteils 1 steigerbar.In 15 a luminous flux Φ is plotted in arbitrary units against a color coordinate c x of the CIE chromaticity diagram. The curves A correspond to components without encapsulation material, the curves B correspond to semiconductor components 1 with the encapsulation material 4. The luminous flux Φ is increased by several percentage points in curves B compared to curves A. The efficiency of the semiconductor component 1 can therefore be increased by the encapsulation material 4 .

Claims (13)

Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) mit - einem Träger (2) mit einer Trägeroberseite (20), - mindestens einem auf der Trägeroberseite (20) angebrachten optoelektronischen Halbleiterchip (3) mit einem strahlungsdurchlässigen Substrat (34) und mit einer Halbleiterschichtenfolge (32), die wenigstens eine aktive Schicht zur Erzeugung einer elektromagnetischen Strahlung aufweist, und - einem reflektierenden Vergussmaterial (4), wobei - das Vergussmaterial (4), von der Trägeroberseite (20) ausgehend, den Halbleiterchip (3) in einer lateralen Richtung ringsum umgibt, sodass laterale Begrenzungsflächen des Halbleiterchips (3) ringsum und vollständig von dem reflektierenden Vergussmaterial (4) bedeckt sind, - die Strahlungshauptseite (30) von einem Konversionsmittel (6) zu einer wenigstens teilweisen Umwandlung der von dem Halbleiterchip (3) emittierten Strahlung in eine Strahlung einer anderen Wellenlänge bedeckt ist, und das Konversionsmittel (6) als Schicht ausgebildet ist und in lateraler Richtung in unmittelbarem Kontakt zu dem Vergussmaterial (4) steht, - in eine Richtung senkrecht zu der Trägeroberseite (20) der Halbleiterchip (3) sowie das Vergussmaterial (4) vollständig von dem Konversionsmittel (6) überdeckt sind und eine Dicke des Konversionsmittels (6) zwischen einschließlich 15 µm und 50 µm liegt, und - eine Oberseite des Vergussmaterials (4) als paraboloider oder hyperboloider Reflektor geformt ist. Optoelectronic semiconductor component (1) with - a carrier (2) with a carrier top (20), - at least one optoelectronic semiconductor chip (3) mounted on the carrier top (20) and having a radiation-transmissive substrate (34) and having a semiconductor layer sequence (32) which has at least one active layer for generating electromagnetic radiation, and - A reflective potting material (4), wherein - the encapsulation material (4), starting from the carrier top (20), surrounds the semiconductor chip (3) all around in a lateral direction, so that lateral boundary surfaces of the semiconductor chip (3) are covered all around and completely by the reflective encapsulation material (4), - the main radiation side (30) is covered by a conversion means (6) for at least partial conversion of the radiation emitted by the semiconductor chip (3) into radiation of a different wavelength, and the conversion means (6) is designed as a layer and in the lateral direction in is in direct contact with the casting material (4), - the semiconductor chip (3) and the encapsulation material (4) are completely covered by the conversion medium (6) in a direction perpendicular to the carrier top (20) and the thickness of the conversion medium (6) is between 15 µm and 50 µm, and - An upper side of the potting material (4) is shaped as a paraboloidal or hyperboloidal reflector. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem sich das Substrat (34) zwischen dem Träger (2) und der Halbleiterschichtenfolge (32) befindet, wobei das Vergussmaterial (4), von der Trägeroberseite (20) ausgehend, mindestens bis zu einer dem Träger (2) abgewandten Strahlungshauptseite (30) des Halbleiterchips (3) reicht.Optoelectronic semiconductor component (1) according to the preceding claim, in which the substrate (34) is located between the carrier (2) and the semiconductor layer sequence (32), wherein the potting material (4), starting from the carrier top (20), extends at least as far as a main radiation side (30) of the semiconductor chip (3) facing away from the carrier (2). Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Vergussmaterial (4), in eine Richtung weg von der Trägeroberseite (30), bündig mit dem Halbleiterchip (3) abschließt.Optoelectronic semiconductor component (1) according to one of the preceding claims, in which the encapsulation material (4) terminates flush with the semiconductor chip (3) in a direction away from the carrier top (30). Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem sich das Vergussmaterial (4) stellenweise oder vollständig über die Strahlungshauptseite (30) erstreckt.Optoelectronic semiconductor component (1) according to one of the preceding claims, in which the encapsulation material (4) extends in places or completely over the main radiation side (30). Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem, in eine Richtung senkrecht zu der Trägeroberseite (20), der Halbleiterchip (3) sowie das Vergussmaterial (4) vollständig von mindestens einer elektrischen Anschlusseinrichtung (5), die das Konversionsmittel (6) durchdringt, überdeckt sind.Optoelectronic semiconductor component (1) according to one of the preceding claims, in which, in a direction perpendicular to the carrier top (20), the semiconductor chip (3) and the encapsulation material (4) are completely covered by at least one electrical connection device (5) which contains the conversion medium ( 6) penetrates, are covered. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem über die mindestens eine elektrische Anschlusseinrichtung (5) eine elektrische Verbindung zwischen dem Träger (3) und der Strahlungshauptseite (30) hergestellt ist, wobei die mindestens eine elektrische Anschlusseinrichtung (5) mindestens stellenweise in das Vergussmaterial (4) eingebettet ist.Optoelectronic semiconductor component (1) according to the preceding claim, in which an electrical connection is established between the carrier (3) and the main radiation side (30) via the at least one electrical connection device (5), wherein the at least one electrical connection device (5) is embedded at least in places in the potting material (4). Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Vergussmaterial (4) den Halbleiterchip (4) und die mindestes eine elektrische Anschlusseinrichtung (5) in lateraler Richtung mindestens stellenweise unmittelbar und formschlüssig umgibt.Optoelectronic semiconductor component (1) according to one of the two preceding claims, in which the potting material (4) directly and positively surrounds the semiconductor chip (4) and the at least one electrical connection device (5) in the lateral direction at least in places. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, bei dem die mindestens eine elektrische Anschlusseinrichtung (5) stellenweise unmittelbar auf einer dem Träger abgewandten Oberseite (40, 60) des Konversionsmittels (6) aufgebracht ist.Optoelectronic semiconductor component (1) according to one of the three preceding claims, in which the at least one electrical connection device (5) is applied in places directly on a top side (40, 60) of the conversion medium (6) facing away from the carrier. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein im Halbleiterchip (3) im Betrieb erzeugter Strahlungsanteil in lateraler Richtung das Substrat (34) verlässt und höchstens 300 µm in das Vergussmaterial (4) eindringt, wobei das Vergussmaterial (4) dazu eingerichtet ist, den Strahlungsanteil mindestens teilweise diffus in das Substrat (34) zurück zu reflektieren.Optoelectronic semiconductor component (1) according to one of the preceding claims, in which a proportion of radiation generated in the semiconductor chip (3) during operation leaves the substrate (34) in the lateral direction and penetrates at most 300 µm into the potting material (4), wherein the potting material (4) is set up to at least partially reflect the radiation component back into the substrate (34) in a diffuse manner. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem elektrische Anschlussbereiche (7) an der Trägeroberseite (20) lateral neben dem Halbleiterchip (3) ein für im Betrieb des Halbleiterchips (3) erzeugte Strahlung absorbierendes Material aufweisen, wobei die elektrischen Anschlussbereiche (7) durch das Vergussmaterial (4) von der Strahlung abgeschirmt sind.Optoelectronic semiconductor component (1) according to one of the preceding claims, in which the electrical connection areas (7) on the carrier top (20) laterally next to the semiconductor chip (3) have a material that absorbs radiation generated during operation of the semiconductor chip (3), wherein the electrical connection areas (7) are shielded from the radiation by the potting material (4). Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Strahlungshauptseite (30) und/oder die Oberseite (60) des Konversionsmittels (6) stellenweise oder vollständig mit einer Antihaftschicht bedeckt sind, die dazu eingerichtet ist, ein Benetzen der Strahlungshauptseite (30) und/oder der Oberseite (60) mit dem Vergussmaterial (4) zu verhindern.Optoelectronic semiconductor component (1) according to one of the preceding claims, in which the main radiation side (30) and/or the upper side (60) of the conversion means (6) are covered in places or completely with an anti-adhesive layer which is designed to prevent wetting of the main radiation side ( 30) and/or the top (60) with the potting material (4). Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Vergussmaterial (4) dazu eingerichtet ist, einen Abstrahlwinkel der im Betrieb des Halbleiterchips (3) erzeugten Strahlung zu verringern.Optoelectronic semiconductor component (1) according to one of the preceding claims, in which the encapsulation material (4) is set up to reduce an emission angle of the radiation generated during operation of the semiconductor chip (3). Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Vergussmaterial (4) ein strahlungsdurchlässiges Matrixmaterial und in das Matrixmaterial eingebettete, reflektierende Partikel umfasst, wobei das Matrixmaterial ein Silikon und/oder ein Epoxid enthält oder hieraus besteht und die Partikel mindestens ein Metalloxid enthalten oder hieraus bestehen.Optoelectronic semiconductor component (1) according to one of the preceding claims, in which the potting material (4) comprises a radiation-transmissive matrix material and reflective particles embedded in the matrix material, wherein the matrix material contains or consists of a silicone and/or an epoxide and the particles contain or consist of at least one metal oxide.
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